KR19990081162A

KR19990081162A - 비엘디씨(bldc) 모터의 구동방법

Info

Publication number: KR19990081162A
Application number: KR1019980014953A
Authority: KR
Inventors: 양순배
Original assignee: 구자홍; 엘지전자 주식회사
Priority date: 1998-04-27
Filing date: 1998-04-27
Publication date: 1999-11-15

Abstract

본 발명은 모터의 구동회로와 구동방법에 관한 것으로, 특히 모터의 회전에 따른 소음을 저감시키는 데에 그 목적이 있다. 본 발명의 모터구동회로는 이러한 목적을 달성하기 위하여 상용전원인 교류전압을 직류전압으로 변환하는 정류부와, 외부에서 인가된 운전주파수를 참조하여 정류부에서 변환된 직류전압을 소정의 듀티비의 PWM전압으로 변조하는 PWM 변조부와, PWM 변조부에서 변조된 PWM전압을 3상전압으로 변환하는 인버터부와, 인버터에서 변환된 3상전압을 인가받아 구동되는 BLDC 모터와, BLDC 모터의 회전자의 위치를 검출하는 위치검출부와, BLDC 모터의 회전시 발생된 진동의 세기를 측정하는 진동검출부와, 위치검출부에서 검출된 회전자의 위치로 모터의 회전속도와 진동검출부에서 측정된 진동의 세기를 검지하여 진동의 세기가 최소화되는 운전주파수를 상기 PWM 변조부에 인가하는 제어부가 포함된 것이 특징이다.

Description

비엘디씨(ＢＬＤＣ) 모터의 구동방법

본 발명은 압축기에 설치된 BLDC 모터에 관한 것으로, 특히 모터의 회전에 의한 소음을 감소시키는 구동방법과 장치에 관한 것이다.

압축기는 냉장고 혹은 공기조화기에 사용되는 기기로서 BLDC 모터의 회전력을 이용하여 냉매를 압축하는 기기이다. 이러한 압축기에 사용되는 BLDC모터와 그 구동회로의 개략적인 구조는 도 1에 나타낸 것과 같다.

전원부(20)는 SMPS(Switching Mode Power Supply) 등으로 구성되어 상용전원인 교류전압을 직류전압으로 변환시킨다. 스위칭소자구동부(40)는 전원부(20)에서 변환된 직류전압을 인가받아 스위칭제어신호를 발생시킨다. 스위칭소자(50)는 스위칭제어신호에 따라 전원부(20)에서 인가받는 직류전압을 3상전압으로 변환시켜 모터(10)에 인가한다. 이 3상전압에 의해 모터(10)의 권선(도면미도시)은 자기장을 발생시켜 모터의 회전자(도면미도시)가 회전하게 된다. 모터의 회전자가 회전함으로써 압축기(도면미도시)가 구동된다.

모터 회전자의 회전에 따라 권선에는 역기전력이 출력되는데, 역기전력 검지부(80)는 이러한 역기전력을 검출하여 마이콤(60)으로 인가한다. 이 역기전력의 검출에 따라 마이콤(60)은 모터가 정확하게 동작되도록 스위칭소자구동부(40)를 제어한다. 또, 마이콤(60)은 스위칭소자(50)로부터 전류를 검지하는 과전류검지부(70)로부터 모터에 인가되는 전류값을 인가받고, 전원부(20)의 전압을 검지하는 전압검지부(30)로부터 마이콤에 인가되는 전압을 검지하여 지나치게 높은 전압 혹은, 전류가 모터에 인가되면, 전원부의 전원을 차단시킴으로써, 모터의 안정적인 동작을 도모한다.

그런데, 종래의 BLDC 모터는 회전자의 회전에 의해 소음이 발생된다는 문제가 있다. 이러한 소음은 압축기의 사용기간이 오래될수록 심해지고, 모터의 회전속도가 빨라질 수록 심해진다. 종래의 BLDC 모터를 채용한 압축기는 이러한 소음을 줄이기 위하여 모터의 회전속도를 일정하게 유지하는 방법을 사용했으나, 이러한 방법은 소음이 최소로 줄어드는 최적의 회전수를 계측해야 하는 조건이 선행되어야만 했다.

그러나, 종래의 BLDC 모터를 채용한 압축기는 압축기 종류별로 사용된 부품의 산포에 따라 공진주파수가 다르기 때문에 최소의 소음을 가지는 BLDC 모터의 회전수를 계측하기 어려웠다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로,. 압축기에 채택된 BLDC 모터의 회전에 따른 소음을 줄이는 데에 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 모터의 구동회로를 간략히 도시한 블록도.

도 2는 본 발명의 모터 구동회로를 간략히 도시한 블록도.

도 3은 상기 도 2의 모터 구동회로가 실시하는 모터 구동방법을 개략적으로 도시한 흐름도.

도 4는 상기 도 3의 구동방법에 의해 변동되는 운전주파수를 도시한 그래프.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

110 : 정류부 120 : PWM 발생부

130 : 인버터부 140 : 모터

150 : 진동검출부 160 : 위치검출부

170 : 제어부

본 발명은 압축기에 채용된 BLDC 모터에 진동센서를 설치하여 모터의 소음이 최소화되는 회전속도를 계측할 수 있는 것이 특징이다.

본 발명의 모터 구동회로는 교류전압을 직류전압으로 변환하는 정류부와, 운전주파수를 참조하여 직류전압을 소정의 듀티비를 갖는 PWM전압으로 변조하기 위한 PWM변조부와, 직류전압을 펄스폭변조된 3상전압으로 변환하여 모터에 인가하는 인버터부와, 모터 회전자의 위치를 검출하는 위치검출부와, 모터의 회전시 발생하는 진동의 세기를 측정하는 진동검출부와, 모터의 회전속도와 진동의 세기를 검지하여 진동의 세기가 최소화되는 운전주파수를 PWM 변조부에 인가하는 제어부가 포함되어 구성된다. 이 때, 진동검출부는 진동센서로 구성될 수도 있다. 그리고, 진동검출부는 압축기의 표면 또는, 모터케이스에 부착되어 모터의 회전에 의한 진동의 세기를 감지하도록 구성된다.

본 발명의 모터구동회로는 도 2에 개략적으로 도시되어 있다. 정류부(110)는 상용전원인 교류전압을 직류전압으로 변환한다. 정류부(110)는 전파정류기에 의해 구성될 수 있다.

PWM변조부(120)는 정류부(110)에서 변환된 직류전압이 모터에 인가되는 3상전압에 맣는 전압크기가 되도록 PWM 신호를 발생시킨다. 이 때, PWM전압의 폭은 제어부(170)에서 인가된 운전주파수에 의해 결정된다.

인버터부(130)는 모터에 구동전압을 인가하는 스위치소자이다. 인버터부는 PWM신호를 인가받아 직류전압을 3상전압으로 변환하고 모터(140)의 각 권선(도시생략)에 이 3상전압을 인가한다. 이 3상전압을 인가받은 모터의 회전자(도시생략)는 고정자(도시생략)에서 발생된 자계의 영향으로 회전한다.

모터의 회전에 의해 각 모터의 권선에는 역기전력이 발생된다. 이 역기전력을 위치검출부(160)가 검출하여 모터의 회전자의 위치를 계측한다. 그 결과 모터의 회전속도가 측정된다. 모터의 회전이 빠를 수록 모터의 진동과 소음이 커진다.

진동검출부(150)는 모터의 회전시 발생되는 진동의 세기를 측정한다. 진동검출부는 진동센서로 구성될 수 있으며, 모터 케이스에 설치되거나 압축기의 표면에 부착될 수도 있다.

제어부(170)는 위치검출부(160)에서 계측된 회전자의 위치에 의해 모터의 회전속도를 검지하고, 진동검출부(150)에서 측정된 진동의 세기를 검지한다. 그래서, 진동의 세기가 최소로 되는 모터의 회전속도를 검출하여 그 회전속도가 유지되도록 운전주파수를 조절한다. 그리고, 진동의 세기가 최소화되는 운전주파수를 PWM 변조부(120)에 인가하여 모터를 구동시킨다.

이 제어부(17)의 동작원리, 즉 본 발명의 모터구동방법은 도 3에 도시된 흐름도에 나타낸 것과 같이 목표운전주파수대역을 설정하는 단계(s1)와, 모터를 소정의 운전주파수(λ₀)로 구동하는 단계(s2)와, 그 운전주파수와 목표운전주파수대역의 최소값을 비교하여(s3) 운전주파수가 목표운전주파수대역의 최소값(λ_min)보다 작으면 운전주파수를 증가시키고(s4), 크면 모터의 회전에 의한 진동을 측정하는 단계(s5)와, 운전주파수와 목표운전주파수대역의 최대값(λ_Max)을 비교하여(s6) 운전주파수가 목표운전주파수대역의 최대값보다 작으면 운전주파수를 증가시키고, 크면 기측정된 진동의 세기 중, 진동의 세기가 가장 작은 운전주파수(λ)로(s7) 모터를 구동하는 단계(s8)를 포함하여 이루어져 있다.

이하, 본 발명의 모터구동방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 모터의 제어부는 모터가 적정수준의 회전속도로 회전할 수 있는 목표운전주파수대역을 설정한다. 목표운전주파수대역의 대역폭은 대략 3∼4Hz 내외가 되도록 설정한다. 그리고, 모터를 소정의 운전주파수로 구동시킨다.

그 후, 본 발명의 모터구동방법은 모터에 인가된 운전주파수와 기설정된 목표운전주파수대역의 최소값을 비교한다. 그래서, 운전주파수가 목표운전주파수대역의 최소값보다 작으면 운전주파수를 증가시켜 모터에 인가하고, 운전주파수가 목표운전주파수대역의 최소값보다 크면 모터의 회전에 의한 진동의 세기를 측정하여 모터에 인가된 운전주파수에 따른 진동의 세기의 변화를 기억해 둔다.

본 발명의 모터구동방법을 채용한 모터구동회로는 운전주파수를 점점 증가시키면서 모터의 구동에 따른 진동의 세기를 반복하여 측정한다. 만약 운전주파수가 목표운전주파수대역의 최대값보다 커지면, 기측정된 진동의 세기에서 가장 작은 진동이 발생했던 운전주파수를 선택하여 모터에 인가함으로써 모터를 구동시킨다.

본 발명에 의해 모터에 인가되는 운전주파수의 변동그래프는 도 4에 도시된 것과 같다. 도 4에 도시된 그래프에 의하면, 모터에 초기운전주파수가 인가되고, 그 운전주파수는 일정하게 증가한다. 그래서, 목표운전주파수대역(λ_min∼λ_Max)에 이르게 되면, 본 발명의 모터구동회로는 모터의 구동에 의한 진동의 세기를 측정한다. 그 후, 모터의 운전주파수가 목표운전주파수대역의 최대값에 이르게 되면, 목표운전주파수대역에서 가장 모터의 진동이 작았던 적정운전주파수(λ)를 검출하여 그 적정운전주파수로 모터의 구동을 유지시킨다.

이로써, 본 발명의 모터구동방법은 모터의 적정운전주파수를 소정의 대역폭의 목표운전주파수대역 내에서 설정함으로써, 출력의 현저한 저감없이 소음을 제어할 수 있는 것이다.

본 발명은 종래의 모터구동방법과 모터구동회로에 비해 소음을 줄일 수 있는 것이 장점이다. 그 이유는 본 발명이 모터의 적정운전주파수를 고정시켜 모터를 구동하지 않고 일정한 대역폭의 목표운전주파수대역 내에서 가장 소음이 작은 주파수를 모터의 적정운전주파수로 설정하기 때문이다. 따라서, 본 발명은 종래의 모터구동방법과 모터구동회로에 비해 모터의 출력을 크게 저감시키지 않고 소음을 저감시키는 효과가 있다.

Claims

압축기에 설치된 BLDC 모터를 구동시키는 구동회로에 있어서,

상용전원인 교류전압을 직류전압으로 변환하는 정류부;

외부에서 인가된 운전주파수를 참조하여 상기 정류부에서 변환된 직류전압을 소정의 듀티비의 PWM전압으로 변조하는 PWM 변조부;

상기 PWM 변조부에서 변조된 PWM전압을 3상전압으로 변환하는 인버터부;

인버터에서 변환된 3상전압을 인가받아 구동되는 BLDC 모터;

상기 BLDC 모터의 회전자의 위치를 검출하는 위치검출부;

상기 BLDC 모터의 회전시 발생된 진동의 세기를 측정하는 진동검출부;

상기 위치검출부에서 검출된 회전자의 위치로 상기 모터의 회전속도를 검지하고, 진동검출부로부터 진동의 세기를 검지하여 상기 진동의 세기가 최소로 되는 운전주파수를 상기 PWM 변조부에 인가하는 제어부를 포함하여 구성된 모터 구동회로.
제 1 항에 있어서, 상기 진동검출부는 BLDC 모터가 설치된 상기 압축기의 표면에 부착된 진동센서인 것을 특징으로 하는 모터 구동회로.
압축기에 설치된 모터의 구동방법에 있어서,

모터가 적정수준의 회전속도로 회전할 수 있는 목표운전주파수대역을 설정하는 단계;

상기 모터를 소정의 운전주파수로 구동하는 단계;

상기 운전주파수와 목표운전주파수대역의 최소값을 비교하는 단계;

상기 운전주파수가 목표운전주파수대역의 최소값이상이면 모터의 회전에 의한 진동의 세기를 측정하는 단계;

상기 운전주파수와 목표운전주파수대역의 최대값을 비교하는 단계;

상기 운전주파수가 목표운전주파수대역의 최대값보다 작으면 상기 운전주파수를 증가시키는 단계;

상기 운전주파수가 목표운전주파수대역의 최대값보다 크면 기측정된 진동의 세기 중, 진동의 세기가 가장 작은 운전주파수로 모터를 구동하는 단계를 포함하여 구성된 모터구동방법.
제 3 항에 있어서, 상기 운전주파수와 목표운전주파수대역의 최소값을 비교하는 단계 후, 상기 운전주파수가 목표운전주파수대역의 최소값이하이면 상기 운전주파수를 증가시키는 단계가 추가된 것을 특징으로 하는 모터구동방법.
제 3 항에 있어서, 상기 모터는 BLDC 모터를 사용하는 모터구동방법.